基于Hadoop的醫院智慧醫療信息管理系統設計

郭家華 張金華

摘要：為保障醫院化工器械管理的安全性，結合我院實際，提出一種基于Hadoop的化工醫療器械信息管理系統。為實現該系統，將系統分為四層，其中在采集部分，通過RFID標簽實現對化工醫療器械信息的存儲;在存儲部分，采用Hadoop集群完成數據存儲;在應用服務層，采用聚類、關聯規則等模型完成對醫療器械信息的分類。最后，搭建Hadoop測試環境，對上述架構進行驗證。結果看出，在大量并發線程下，系統具有較快的寫入時間。同時通過掃描RFID標簽，可實現對化工醫療器械產品的全案過程追溯。由此，上述設計實現了提升了醫院管理和診斷水平。

關鍵詞：Hadoop集群;智慧醫療;化工器械

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）12-0119-04

在現代醫療信息化的今天，每天產生的海量數據正在成為醫院寶貴的財富。而在數據海量增長的同時，如何對這些數據進行分析和利用，以提高醫院數據利用效率，并加強醫院的管理，成為當前思考重點。Hadoop架構作為大數據的代表，具有存儲量大、運算快的特點，進而被廣泛應用在醫療領域。如王巡（2017）、曾航齊（2018）等作者都將Hadoop應用到醫療信息化中，從而提供了醫院的信息哈管理水平和診斷水平。除以上應用以外，部分學者還將Ha-doop技術應用到醫院管理和醫療器械的管理中。而隨著醫院規模的擴大，面臨著大量的醫用化學廢棄物、醫療化工用品等，一旦這些化工用品處理不好，會對環境帶來巨大的危害。因此，做好對醫院化學化工器材的全過程追溯，對提高醫院的衛生安全，基于極其重要的價值。由此，結合大數據和醫院化工器材要化學藥品等安全管理的需求，提出一種基于Hadoop的智慧醫療信息管理系統，并對該系統進行詳細的設計。

1 系統整體架構設計

由于醫院每天會涉及大量的化學器材和化學藥品。以醫院手術中心為例，每天涉及多臺手術，這會產生大量的醫療廢棄物。這些醫療廢棄物一旦處理不好，會產生大量的污染。因此，促邊這類化工物品的全過程管理，對保障醫院衛生安全具有重要作用。由此，構建該系統的目的，是借助傳感設備、移動設備等實現對醫療器械、化工藥品等數據的采集;通過Hadoop架構實現對這些海量數據的存儲和分析;通過應用服務層實現對不同批次醫療器械和化工藥品的管理查詢，最終促進醫院的信息化管理。因此結合Hadoop技術，將系統分為3層：信息采集與存儲層、數據分析層、應用服務提供層。具體整體結構如圖1所示。

在圖1中，信息采集與存儲部分主要是對化工醫療器械的數據進行采集，然后通過HDS分布式文件完成數據存儲;分析層主要采用MapReduce運算方式，實現對數據的高效率運算和挖掘;應用層部分則是用于對化工器械信息進行查詢、追溯等。

2 數據采集與存儲層設計

2.1數據采集設計

2.1.1標簽采集整體架構設計

在信息采集部分，主要數據來源于RFID標簽采集。通過該采集平臺，可對化工器械、手術室用品等各項信息進行全面掃描監控。具體采集架構如圖2所示。

2.1.2RFID標簽采集流程設計

RFID標簽采集嚴格按照醫院關于化學藥品和化工器械的相關管理，從化學器材入庫，到最后的器材處置，都需要掃描RFID標簽完成對這些器材使用去向的跟蹤，以及相關信息的采集。具體流程如圖3所示。

2.2標簽信息存儲設計

對標簽信息來講，主要來自RFID標簽所存儲的信息。對該部分信息的存儲，采用Hadoop集群服務器進行存儲。通過這種集群存儲方式，不僅可以滿足多個院區數據存儲的要求，還可以大大降低存儲成本。具體是以我院計算機機房的1臺服務器作為主存儲節點，其余服務器則作為子存儲節點，將全院的每天產生的大量患者信息存儲在這些分布式節點中。而通過這種存儲方式，可存儲大量的非結構化數據。具體的存儲部署方案如圖4所示。

3 分析層設計

3.1分析層架構設計

在分析層部分，主要負責將采集到的標簽信息進行分類、挖掘等。而在數據挖掘方面，需要高運算的存儲方式。因此，為解決該問題，在將數據部署在各個子節點的基礎上，采用MapReduce并行化處理的方式對數據進行運算，以改善對RFID標簽信息挖掘的性能。具體實現的步驟為：將整個分析層分為接口層、邏輯層、并行化算法層、數據預處理層。其中，接口層主要連接應用服務提供層的各個應用模塊;邏輯層主要提供業務響應模塊和工作流;并行化算法層主要采用聚類、關聯規則等對化工器械信息進行分類。具體如圖5所示。

3.2應用服務提供層設計

提供層部分主要為醫院管理層、化工藥品與器械管理者提供相關的查詢和分類服務。因此，結合上述的需求，設計標簽信息查詢、標簽信息異常分類、標簽信息挖掘等相關的功能。

4 系統搭建與測試

4.1系統環境搭建

為驗證上述系統設計的可行性，以我院計算機中心作為實驗基礎，搭建如圖6所示的系統測試環境。

在該測試中，服務器選擇4臺，1為主服務器，3臺為從服務器。Hadoop選擇2.8.0;通過Java語言進行編程。

4.2 Hadoop平臺系統性能測試

為驗證上述搭建的系統的性能，以我院手術室每天產生的化工器械掃描信息作為寫入的數據進行測試。寫入測試采用多線程，將數據寫入到數據庫中，寫入量在100～1000之間。根據上述的寫入數據量，得到如圖7的測試結果。

4.3 RFID追溯界面

根據上述的設計，得到如圖8所示的醫療化工器械的追溯界面。

5 結語

通過上述的研究，本文主要得出以下3點結論：

1）化工醫療器械作為當前醫院醫療安全的一個重要方面，其重要性不言而喻。一旦廢氣的化工醫療器械處理不好，會給醫療安全帶來嚴重影響。而信息化作為保證醫療安全的重要手段，通過RFID追溯等，可實現對醫院任意化工醫療器械的追蹤。

2）通過Hadoop等大數據技術，可存儲大量的醫療器械信息，而該系統還可以進行拓展，拓展到對醫院任意設備、物品的追蹤，以此可實現對醫院更為全方位和信息化的管理。

3）通過上述信息的存儲，可實現對大量醫療信息的挖掘，為今后醫院的更為智能化的管理提供了參考和借鑒。

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